CS225667B1

CS225667B1 - Linearozation of the statical characteristic of the resistive indication of the temperature and the respective connection

Info

Publication number: CS225667B1
Application number: CS463280A
Authority: CS
Inventors: Jindrich Ing Tesar
Original assignee: Jindrich Ing Tesar
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1980-06-30
Publication date: 1984-02-13

Description

Vynález ee týká způsobu linearizace statické charakteristiky odporového snímače teploty.The invention relates to a method for linearizing the static characteristic of a resistance temperature sensor.

Teplotní závislost elektrického odporu odporového snímače teploty je popsána obecnou funkcí ve tvaru polynomu n-táho stupně. ‘Pro některé aplikace je však nutná lineární závislost mezi měřenou teplotou a elektrickým signálem. V dosud známých převodnících je linearizace prováděna tak, že je na signál působeno přímo nějakým nelineárním členem, přes který celý signál prochází, případně zdroj proudu na vstupu odporového snímače je proveden jako řízený zdroj proudu. Výsledná přesnost linearizace je proto bezprostředně dána přesností a stabilitou tohoto nelineárního členu nebo řízeného zdroje proudu. Pro linearizaci lepší než 0,1 % musí mít tuto přesnost a stabilitu i uvažovaný nelineární člen, případně řízený zdroj proudu, což je velmi obtížně splnitelné.The temperature dependence of the electrical resistance of a resistance temperature sensor is described by a general n-th polynomial function. Lineární However, for some applications, a linear relationship between the measured temperature and the electrical signal is required. In prior art converters, the linearization is carried out in such a way that the signal is directly applied by some non-linear element through which the whole signal passes, or the current source at the input of the resistance sensor is implemented as a controlled current source. The resulting linearization accuracy is therefore directly determined by the accuracy and stability of this non-linear member or controlled current source. For linearization better than 0.1%, this non-linear element or controlled current source must have this accuracy and stability, which is very difficult to achieve.

Tyto potíže odstraňuje způsob linearizace statické charakteristiky odporového snímače podle vynálezu, jehož podstatou je, že k původnímu signálu nelineárního průběhu odporového snímače teploty se přičte odchylka nelineárního signálu od linearity zjištěná experimentálně.These problems are eliminated by the method of linearization of the static characteristic of the resistance sensor according to the invention, which is based on the fact that the deviation of the nonlinear signal from the linearity determined experimentally is added to the original nonlinear waveform signal of the resistance temperature sensor.

Takto získaný výsledný signál je s velkou přesností lineární funkcí teploty. Protože odchylka od linearity je maximálně okolo 10 % původního nelineárního signálu, je vliv nepřesnosti funkčního měniče, který rozhodujícím způsobem ovlivňuje výslednou přesnost linearizace, také nejvýše 10 %.The resulting signal is a linear temperature function with great accuracy. Since the deviation from linearity is at most about 10% of the original non-linear signal, the effect of inaccuracy of the functional inverter, which decisively affects the resulting linearization accuracy, is also at most 10%.

Pokrok vynálezu je v tom, že pro určitou požadovanou přesnost linearizace statické odporové charakteristiky odporového snímače teploty je potřebná přesnost funkčního měniče alespoňThe progress of the invention is that for a certain required linearization accuracy of the static resistance characteristic of a resistance temperature sensor, the accuracy of the functional converter is at least

225 667225 667

225 667 o řád menší. Protože dosažení vysoká přesnosti lineárního přenosu ostatních částí převodníku nečiní zásadní potíže, je možné podle vynálezu dosáhnout takové přesnosti linearizace statické charakteristiky odporového snímače teploty, která je dosud známými způsoby při srovnatelná náročnosti nedosažitelná.225 667 less. Since achieving a high linear transmission accuracy of the other parts of the transducer does not present a major difficulty, it is possible according to the invention to achieve a linearization accuracy of the static characteristic of a resistance temperature sensor which is unattainable by known methods.

Podstata zapojení podle vynálezu je v tom, že výstup prvního operačního zesilovače je připojen přes první předřadný odpor a zároveň přes funkční měnič a za ním sériově zapojený druhý předřadný odpor na vstup druhého operačního zesilovače, který má mezi vstup a výstup připojen druhý zpětnovazební odpor.The principle of the invention is that the output of the first operational amplifier is connected via a first resistor and at the same time via a functional transducer and a second series resistor connected in series thereto at the input of a second operational amplifier which has a second feedback resistor connected between the input and output.

Na výkresu je příkladné zapojení provedení podle vynálezu. Odporový snímač teploty 1 je připojen jedním koncem na zdroj konstantního napětí 2, druhým koncem na zdroj konstantního proudu 3 a na neinvertující vstup prvního operačního zesilovače 4. Invertující vstup prvního operačního zesilovače 4 je připojen přes odpor 5 na zem a zároveň přes první zpětnovazební odpor 6 na výstup prvního operačního zesilovače 4· Výstup prvního operačního zesilovače 4 je připojen přes prvni předřadný odpor 7 a zároveň přes funkční měnič 8 a za ním v sérii zapojený druhý předřadný odpor 9 na vstup druhého operačního zesilovače 10, který má mezi vstup a výstup zařazen druhý zpětnovazební odpor 11.The drawing shows an exemplary circuit of an embodiment of the invention. The resistance temperature sensor 1 is connected at one end to a constant voltage source 2, the other end to a constant current source 3 and to the non-inverting input of the first operational amplifier 4. The inverting input of the first operational amplifier 4 is connected via resistor 5 to ground. the output of the first operational amplifier 4 is connected via the first resistor 7 and at the same time via the functional converter 8 and the second resistor 9 connected in series to the input of the second operational amplifier 10, which has a second input and output feedback resistance 11.

Proud procházející odporovým snímačem teploty 1 je dodáván ze zdroje konstatního proudu 3 a zdroj konstantního napětí 2 slouží ke kompenzaci vlivu základního odporu odporového snímače teploty 1 tak, aby odporu snímače při teplotě 0 °C odpovídalo také napětí na výstupu prvního operačního zesilovače a stejně tak další napětí U₂ a Uj rovné nule. Napětí je pak možné v závislosti na teplotě popsat rovnicí: (A^t + Agt^ + ....... + A_ntⁿ), kde je konstanta úměrnosti při převodu odporu snímače teploty 1 na napětí, včetně zesílení prvního operačního zesilovače 4. A^ až A_fi jsou materiálové konstanty odporového snímače teploty 1 a t je měřená teplota. Odpor g a první zpětnovazební odpor 6 určují zesílení prvního operačního zesilovače 4. Napětí je dále přiváděno na vstup druhého operačního zesilovače 10 přes první předřadný odpor 7 a zároveň na vstup funkčního měniče 8. Funkční měnič 8 má přesnos nastavený tak, aby na jeho výstupu bylo napětí U₂ dané rovnicí:The current passing through the resistance temperature sensor 1 is supplied from a constant current source 3 and the constant voltage source 2 serves to compensate for the effect of the basic resistance of the resistance temperature sensor 1 so that the resistance at 0 ° C corresponds to the voltage at the output of the first opamp. voltage U ₂ and Uj equal to zero. The voltage can then be described, depending on the temperature, by the equation: (A ^ t + Agt ^ + ....... + A _n t ⁿ ), where is the proportionality constant when converting the resistance of the temperature sensor 1 to voltage, including the amplification of the first operational Amplifiers 4.A? to? _fi are the material constants of the resistance temperature sensor 1 and t are the measured temperature. Resistor g and the first feedback resistor 6 determine the amplification of the first operational amplifier 4. The voltage is further supplied to the input of the second operational amplifier 10 via the first resistor 7 and at the same time to the input of the functional inverter 8. For ₂ given by the equation:

U₂ = - K₂ (A₂t² + Ajť^ + .......+ A_Rtⁿ), kde K₂ je konstanta určující lineární zesílení funkčního měniče 8. Na vstupu druhého operačního zesilovače 10 je proveden součet obou napětí a U₂ tak, že pro napětí Uj platí:U ₂ = - K ₂ (A ₂ t ² + ťt + + _R + ⁿ t), where K ₂ is a constant determining the linear gain of the functional inverter 8. At the input of the second operational amplifier 10, a sum is made of both voltages and U ₂ so that for the voltage Uj holds:

U₃ « ₊ K₄u_{2 f} kde K₃ a jsou konstanty určené vzájemnou velikostí prvního předřadného odporu 7, druhého předřadného odporu 9 a druhého zpětnovazebního odporu 11. V případě, že jsou tyto odpory voleny tak, že platí: = K₂ .U ₃ « ₊ K ₄ u _{2 f} where K ₃ a are the constants determined by the mutual magnitude of the first series resistor 7, the second series resistor 9 and the second feedback resistor 11. If these resistors are chosen such that: = K ₂ .

je výstupní napětí lineární funkcí teploty ve tvaru = Kt, kde K = Kj. . K₃ . Α_χ ;the output voltage is a linear function of the temperature in the form = Kt, where K = Kj. . K ₃ . Α _χ ;

K je výsledná konstanta úměrnosti mezi měřenou teplotou a výstupním napětím U^.K is the resulting proportionality constant between the measured temperature and the output voltage U U.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for linearizing the static characteristic of a resistance temperature sensor, characterized in that a non-linear signal deviation from the linearity provided experimentally is added to the original nonlinear waveform signal of the resistance temperature sensor.

2. A wiring for carrying out the method according to claim 1, wherein the resistance temperature sensor is connected at one end to a constant voltage source, the other at a constant current source and at the same time to an input of the first operational amplifier, characterized in that the output of the first operational amplifier (4) is connected via a first resistor (7) and simultaneously via a functional converter (8) followed by a second resistor (9) connected in series to the input of the second operational amplifier (10), which has a second feedback resistor (11) ).